2009年2月15日星期日

超音速


翻看《世界经理人》看到“音爆推销员”一词。联想到上《声速的测量》实验课的时候有学生跟我聊起“音障”的概念,于是在google上“音障”了一下,介绍几个基本概念吧。

音障:一种物理现象,当物体(通常是航空器)的速度接近音速时,将会逐渐追上自己发出的声波。声波叠加的结果,会造成震波的产生,进而对飞行器的加速产生障碍,称为音障。

音爆:突破音障进入超音速后,从航空器最前端起会产生一股圆锥形的音锥,是声学能量的高度集中面。音锥在听觉上是一声短暂而极其强烈的爆炸声,故称之为音爆(Sonic Boom)。强烈的音爆不仅会对地面建筑物产生损害,也会给飞行器本身跨越冲击面的部分造成巨大的压力,所以各国一般都禁止超音速飞机在住宅区上空突破音速。在突破音障之后,整个世界都安静了,再也听不到任何声音。

普朗特格劳厄脱凝结云:其特征是一个以飞机为中心轴,从机翼前半段开始向四周均匀扩散的圆锥状云团。这是由于震波面后方因气压降低导致温度降低,进而引起水汽凝结导致。水汽凝结变成微小的水珠后,肉眼看来就象是云雾般的状态。这个低压带会随着离机身的距离增加而迅速消失。

马赫数:飞行速度与当地音速的比值,简称M数。M数是奥地利物理学家伊马赫的姓氏命名的。M小于1,表示飞行速度小于音速,是亚音速飞行;M等于1,表示飞行速度与音速相等;M数大于1,表示飞行速度大于音速,是超音速飞行。目前,美国战斗机的M已能达到1.6。

超音速飞机:机体结构同亚音速飞机相当不同,机翼必须薄很多;关键因素是宽高比,即机翼厚度与翼弦的比率。总之,根据一架飞机的外形,我们基本就可以判断出它是超音速还是亚音速飞机了。

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